Juteau Conferencia 1 castellano

Facultad de Ciencia y Tecnología
Universidad del País Vasco/EHU
Departamento de Mineralogía y Petrología
Ciclo de Conferencias
La corteza oceánica actual y fósil (ofiolitas)
Conferencia I, 11 de Marzo de 2009
Por el Dr. Thierry Juteau
La dorsal oceánica mundial: volcanes submarinos, fumarolas negras
y fauna hidrotermal.
En esta primera conferencia, el Dr. Thierry Juteau nos presenta las características de la dorsal
oceánica mundial, estructura clave de la tectónica de placas, y nos describe la actividad magmática,
tectónica e hidrotermal que se desarrolla actualmente en ella. La conferencia consiste en una
presentación en PowerPoint, en la que se resume una buena parte de su experiencia en el estudio de
los fondos oceánicos actuales, seguida por la proyección del video titulado Les volcans sous la mer
(Volcanes bajo el mar). Si hay tiempo, después del turno de preguntas, se proyectará también un
video corto titulado Jardins obscurs, con imágenes espectaculares de la fauna profunda asociada a
los black smokers.
Presentación en PowerPoint
En el prólogo, y para introducir al público en ambiente, Thierry Juteau nos cuenta en detalle su
primer buceo (inmersión) sobre un black smoker de la dorsal del Pacífico, a 2500 metros de
profundidad, en el submarino americano Alvin. Ese día, Thierry Juteau y su colega americano Bill
Normark fueron los primeros científicos en ver de cerca un grupo de chimeneas hidrotermales
activas en la zona axial de la dorsal oceánica, y en observar con asombro el increíble espectáculo de
la fauna hidrotermal aglutinándose alrededor de las chimeneas.
La primera parte de la conferencia está dedicada a la descripción de la dorsal oceánica
mundial, la gigantesca cadena de volcanes submarinos que se extiende a lo largo de más de 60.000
km, y cuyos relieves cubren una superficie comparable a aquella de los continentes. La parte más
alta de la dorsal está formada por una doble cresta en medio de la cual aparece una profunda fosa, el
rift axial. Dentro de este estrecho rift la inyección continua de magma basáltico construye poco a
poco la corteza oceánica, provocando la expansion simétrica del fondo del océano. La dorsal
exhibe varios niveles de segmentación longitudinal, empezando por las numerosas zonas de
fractura, discontinuidades rígidas y fijas que con frecuencia atraviesan todo el fondo oceánico. La
velocidad de expansión de la dorsal varía mucho, desde 1 cm/año hasta cerca de 20 cm/año.
Thierry Juteau presenta las diferencias (de morfología, estructura, litología, dinamismo eruptivo y
funcionamiento de las cámaras magmáticas) entre las dorsales rápidas (> 10 cm/año, tipo Pacífico),
y las dorsales lentas (< 5 cm/año, tipo Atlántico).
La segunda parte trata de las herramientas y tecnologías a disposición del geólogo
oceanógrafo. El problema es: ¿Cómo tener acceso al fondo del océano situado a varios kilómetros
bajo el agua? La primera tarea es levantar un mapa batimétrico de la zona a estudiar, mediante
sistemas de sonars y multibeam sonars capaces de cartografiar una banda continua de 20 km de
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ancho por debajo del buque oceanográfico. Los satélites altimétricos han ayudado mucho a conocer
la batimetría de los fondos oceánicos poco accesibles, por ejemplo en las zonas árticas. También
las cámaras submarinas ayudan a cartografiar en detalle zonas restringidas, por ejemplo un grupo de
"black smokers". El segundo problema es: ¿Cómo recoger muestras de rocas que afloran en el
fondo del océano? El ingenio humano ha diseñado varias tecnologías para este propósito, desde las
más sencillas (dragas, extractores de testigos) hasta las más sofisticadas (buques perforadores,
sumergibles y robots). Thierry Juteau ha utilizado todas esas técnicas y nos cuenta sus experiencias
como jefe de misión a bordo del buque perforador americano Joides Resolution, en el marco del
programa internacional ODP (Ocean Drilling Program), y a bordo del buque francés Nadir,
llevando el sumergible Nautile, capaz de bucear (sumergirse) hasta 6.000 metros de profundidad.
En la tercera parte, Thierry Juteau describe las características del volcanismo submarino en
condiciones de gran profundidad de agua. Bajo la presión de varios kilómetros de agua de mar, los
gases no pueden vesicular (exsolución de los volátiles), y se quedan disueltos en la lava basáltica.
En consecuencia, no hay explosiones ni productos piroclásticos, sólo coladas más o menos fluidas.
Según la amplitud del caudal, esas coladas producen pillow lavas (caudales moderados) o bien
coladas masivas y lagos de lava (caudales importantes). Thierry Juteau explica los mecanismos de
formación de esas dos categorías de coladas submarinas, sus relaciones mutuas y sus proporciones
relativas según la dorsal sea rápida o lenta. Hasta hoy, ¡nadie ha sido testigo de una erupción a
gran profundidad! Los tripulantes del sumergible americano Alvin casi lo consiguen. Llegaron
sólo unas horas después de producirse una emisión de lava en la dorsal del Pacífico. En el
momento de su llegada a la zona de erupción, bautizada como Barbacoa, toda la fauna hidrotermal
estaba carbonizada y todavía humeante, pero era ya demasiado tarde para ver fluir la lava.
El sumergible francés Nautile en acción (Foto T.
Juteau).
Frente de una colada de pillow lavas situada sobre el flanco
escarpado (50º de pendiente) de un volcán axial (Foto T.
Juteau).
En la cuarta y última parte, Thierry Juteau describe los procesos geológicos que controlan la
actividad hidrotermal en las dorsales oceánicas. En este ambiente se reúnen todas las condiciones
para el desarrollo de una vigorosa convección del agua del mar dentro de la joven corteza oceánica:
un fluido inagotable (el agua del mar), una excelente permeabilidad de fractura, y un enorme
gradiente térmico provocado por la proximidad de las cámaras magmáticas calientes (1200 ºC) al
fondo oceánico (0 ºC). El agua del mar se transforma, durante su itinerario por el interior de la
corteza oceánica, en un fluido hidrotermal ácido, muy caliente (> 400 ºC), cargado de sulfuros
polimetálicos ricos en Fe, Cu y Zn. Este fluido hace irrupción en el fondo oceánico con caudales
impresionantes y precipita en masa su carga de sulfuros, edificando las chimeneas de los black
smokers. Con el tiempo, esta actividad hidrotermal produce acumulaciones de millones de
toneladas de minerales metálicos que constituyen, sin duda, los yacimientos metálicos del futuro.
El ecosistema aglutinado alrededor de esos puntos calientes era totalmente desconocido hasta el
final de la década de los 70. Desde el hallazgo de los black smokers hasta hoy, más de 400 especies
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nuevas han sido descubiertas. Praderas de gusanos gigantes viven dentro de tubos blancos, colonias
de almejas y gasterópodos viven en simbiosis completa con bacterias anaerobias y quimiótrofas
que utilizan la energía liberada por la transformación química del H2S o del CH4 para sintetizar
moleculas orgánicas a partir del CO2 y de sales nutritivas. Estos organismos, fijados en el fondo o
sobre las chimeneas, sirven de alimento a centenares de especies sueltas como cangrejos, gambas,
peces, pulpos, etc.
El descubrimiento de estos ecosistemas profundos ha abierto de nuevo el fascinante problema
de los orígenes de la vida: el entorno de las fumarolas negras constituye claramente un sitio natural
favorable para la aparición de la vida, y el descubrimiento de Archaebacterias, con un ARN muy
primitivo, podría confirmar esta hipótesis.
Pradera de gusanos Pogonóforos Riftia (dorsal del Pacífico) (Foto T. Juteau)
Les volcans sous la mer
La película Volcanes bajo el mar, producida por la cadena de televisión La Sept Arte y el
Instituto Ifremer, cuenta el desarrollo de una misión oceanográfica europea a bordo del buque
francés Atalante, llevando el sumergible Nautile, que culmina con el descubrimiento de una nueva
región hidrotermal activa en la zona axial de la dorsal medio-Atlántica. Un buque americano
llevando el sumergible Alvin está también explorando la zona... El momento más emocionante de la
película es un buceo de los dos sumergibles juntos, a más de 3.000 metros de profundidad, sobre el
campo de black smokers que los europeos acababan de descubrir.
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Zientzia eta Teknologia Fakultatea
Euskal Herriko Unibertsitatea
Mineralogia eta Petrologia Saila
Hitzaldi Zikloa
Egungo eta iraganako (ofiolitak) lurrazal
ozeanikoa
Lehenengo Hitzaldia, 2009ko martxoaren 11a
Thierry Juteau Doktorea
Munduko ozeano-gandorra: itsas azpiko sumendiak, fumarola beltzak
eta fauna hidrotermala
Lehenengo hitzaldi honetan, Thierry Juteau Doktoreak munduko ozeano-gandorraren
ezaugarriak aurkezten dizkigu, plaka-tektonikaren funtsezko egitura, bertako iharduera magmatiko,
tektoniko eta hidrotermalak deskribatuz.
Hitzaldiaren lehenego atala PowerPoint baten
emanaldiarekin hasiko da, egungo ozeano hondoetako ikerketan jasotako esperientziak biltzen
direlarik, eta jarraian Les volcans sous la mer (Sumendiak itsas-azpitik) pelikularen emanaldia
izango da. Galderen ostean, denbora badago, lehen saio hau Jardins obscurs izenburuko pelikula
laburraren emanaldiarekin bukatuko da; pelikula honetan black smoker-ekin erlazionatutako
sakonerako faunaren irudi espektakularrak ikusi ahal izango dira.
PowerPoint aurkezpena
Hitzaurrean, publikoa giroan sartzeko, Thierry Juteauk Alvin urpekontzi ipar-amerikarrean
egindako bere lehenbiziko urperatzearen mamia azaltzen du. Egun horretan, Ozeano Barean 2500
metroko sakoneran Thierry Juteau eta bere lagun ipar-amerikarra Bill-Normark, ozeanogandorraren haran axialeko tximinia hidrotermal aktiboak ikusten lehen ikerlariak izan ziren;
urperatze honetan harridura haundiz tximinia inguruan bildutako fauna hidrotermalak eskainitako
ikuskizuna ikusi ahal izan zuten.
Hitzaldiaren lehenengo zatian munduko ozeano-gandorraren deskribapena egingo da, 60.000
km luzerako itsas azpiko sumendi kate izugarri honen erliebeak estalitako gainazala kontinenteen
azalera bezain bestekoa da. Bi gailur luze osatzen dute gandorraren alde garaienak eta hauen erdian
fosa sakon bat luzatzen da, rift axiala hain zuzen. Rift estu honen barruan etengabeko magma
basaltikoaren injekzioak astiro-astiro lurrazal ozeanikoa eraikitzen du, ozeano hondoa simetrikoki
hedatuaraziz. Ozeano-gandorrak maila desberdineko luzerako segmentazioa aurkezten du, adibidez
haustura zona direlakoak, hauek etengune zurrun eta finkoak dira askotan ozeano hondoa osorik
zeharkatzen dutelarik. Gandorren hedatze-abiadura oso aldakorra da (1 – 20 cm/urte). Thierry
Juteauk abiadura haundiko (> 10 cm/urte, Ozeano Barea tankerakoak) eta moteleko (< 5 cm/urte,
Ozeano Atlantikoa tankerakoak) ozeano-gandorren arteko desberdintasunak azaltzen ditu
(morfologia, egitura, litologia, erupzio-dinamika eta ganbara magmatikoen funtzionamendua).
Bigarren zatian geologo ozeanografoak eskura dituen tresna eta teknologiak aztertzen dira.
Erronka zaila da : Nola eskuratu ozeano hondoetako datuak ur azpian hainbat kilometrotara baldin
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badaude? Lehenengo urratsa ikerketa zonaren mapa batimetrikoa egitea da; lan horretan sonar
sistemak eta multibeam sonarrak erabiltzen dira, azken hauek ontzi ozeanografikoaren azpitik 20
km zabalera duen banda jarrai bat kartografiatzeko gai dira. Bestalde, satelite altimetrikoei esker
zailtasunez heldu daitezkeen ozeano hondoetako batimetria ezagutu daiteke, artiko ingurukoak,
besteak beste. Urpeko kamaren laguntza ere ezinbestekoa da eskualde heldugaitzetako kartografia
eraikitzeko, adibidez black smoker inguruan egin daitezkeenak. Bigarren arazoari dagokionez, hots,
nola burutu ozeano hondoetako arroken laginketa?, gizakiak teknika desberdinak diseinatu izan
ditu, batzuk sinpleak (dragak, muin erauztailuak) eta beste batzuk konplexuak (itsasontzi
zulatzaileak, urpekontziak eta robotak). Thierry Juteauk aipatutako teknika guztiak erabili izan
ditu. ODP (Ocean Drilling Program) nazioarteko programan barne, Joides Resolution itsasontzi
zulatzaile amerikarran zuzendari bezala jasotako esperientziak kontatuko dizkigu; eta hauekin
batera, Nadir itsasontzi frantsesan bizitakoak ere, bertatik 6000 metroko sakoneraraino urperatzea
egin zuen Nautile urpekontziarekin.
Hirugarren zatian, Thierry Juteauk sakonera haundiko itsas azpiko bolkanismoaren
ezaugarriak deskribatzen ditu. Hainbat kilometroko itsasoko urak eragindako presio haundietan
gasen besikulazioa (gai hegazkorren exoluzioa) ezinezkoa da, gasak laba basaltikoan disolbatuta
geratzen direlarik. Ondorioz, ez daude leherketarik ezta piroklastikorik ere, soilik kolada
jariokorrak. Emariaren arabera, kolada horiek kuxin labak (emari ertainak) edo kolada masiboak
eta laba lakuak (emari haundiak) sortzen dituzte. Kontutan izanda ozeano-gandorren hedatzeabiadura Thierry Juteauk aipatutako bi kolada mota hauen sorrera, euren arteko harremana eta
proportzio erlatiboak azaltzen ditu. Oraindik ez dago sakonera haunditan izandako erupzio baten
lekukorik!!. Alvin urpekontzi ipar-amerikarraren tripulatzaileak ia lortu zuten. Ozeano Bareko
gandorrean laba emisioa gertatu eta ordu gutxi beranduago ailegatu ziren ; Barbakoa izena ipinitako
erupzio gunera ailegatu orduko fauna hidrotermal guztia kiskalita zegoen eta zoritxarrez laba
isurkorra mugimenduan ikusteko beranduegi izan zen.
Nautile urpekontzi frantseza lanean (Argzk. T. Juteau).
Sumendi axial baten alpe maldatsuetan (50º malda) isuritako
kuxin-laba frontea (Argzk. T.Juteau).
Laugarren zatian, azkenekoa, Thierry Juteauk ozeano-gandorreko iharduera hidrotermala
kontrolatzen dituzten prozesu geologikoak deskribatzen ditu. Ingurune honetan lurrazal ozeaniko
gaztearen barruan itsas uraren konbekzio indartsua gertatzeko baldintza ezin hobeak biltzen dira:
gai fluido bukaezina (itsasoko ura), haustura bitarteko iragazkortasun haundia eta gradiente
geotermiko oso altua, azken hau ozeano hondoa (0ºC) eta ganbara magmatiko beroen (1200ºC)
arteko hurbiltasunagatik eraginta. Itsasoko ura lurrazal ozeanikoaren barrutik egindako ibilbidetik
zehar ur hidrotermal azidora eraldatzen da; ur azido bero hau (> 400ºC) Fe, Cu eta Zn sulfuro
polimetalikoetan aberasten da. Fluido hau emari izugarri handiarekin ozeano hondora irtetzen da
sulfuroez osatutako zama askatuz ; hauek modu masiboan hauspeatzen dira black smoker tximiniak
eraikiz. Denborarekin, iharduera hidrotermal honek milioika tonako metakin metalikoak sortzen
ditu, dudarik gabe etorkizuneko metal hobiak izango direnak.
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70. hamarkadaren bukaera arte puntu bero hauen inguruan bildutako ekosistema guztiz
ezezaguna zen. Black smoker-en aurkikuntzatik gaur egun arte 400 espezie berri baino gehiago
aurkitu izan dira. Tutu txuri batzuen barruan bizi diren zizare erraldoiak eraikitako zelaietan, clams
eta gasteropodo koloniak bakteria anaerobiko eta kimiotrofokoekin batera sinbiosian bizi dira.
Aipatutako bakteriak CO2 eta gatz elikagarriak erabiliz, H2S eta CH4 eraldaketan askatutako
energiakin batera, molekula organikoen sintesia egiten dute. Bestalde, aske bizi diren ehundaka
espezieentzat (karramarroak, ganbak, arrainak, olagarroak,…) hondoan eta tximinietako hormetan
finkatutako organismoak elikagai iturri bihurtzen dira.
Sakoneko ekosistema hauen aurkikuntzak bizitzaren sorrerari buruzko arazo liluragarri berriak
zabaldu ditu. Fumarola beltzek eskeinitako baldintza naturalak bizitza sortzeko egokiak direla garbi
erakutsi dute, horrela aurkitutako Archeabakteriak, ARN guztiz primitiboa daukatenak hain zuzen,
hipotesi hau baieztatu dezakete.
Pogonoforos riftia zizare zelaia (Ozeano Bareko gandorra ; Argzk. T. Juteau)
Les volcans sous la mer
La Sept Arte telebista kateak eta Institut Ifremer-ek ekoiztutako « Sumendiak itsas-azpian »
pelikulan, Atlante itsasontzi frantsezan garatutako misio ozeanografiko europearra azaltzen da.
Itsasontzi honek, Nautile urpekontzia daramala, Erdi-Atlantikoko ozeano-gandorraren haran
axialean kokatutako zona hidrotermal aktibo baten aurkikuntza burutzen du. Alvin urpekontzia
daraman itsasontzi ipar-amerikar bat zona berbera ari da esploratzen…pelikularen une
hunkigarriena bi urpekontziak batera urperatzen diren momentuarekin dator, biak batera 3000 metro
sakonera azpitik europearrak aurkitu berri izandako black smokers zelai gainetik mugitzen direnean.
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